Untersuchung verschiedener Einflüsse auf die Proteinadsorption an Primärpackmitteln

Hussein, Fadwa GND

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung von Mechanismen, die zu einem Akti-vitätsverlust von Proteinlösungen bei deren Lagerung führen. Hierbei sollte insbesondere der Einfluss der Oberflächeneigenschaften verschiedener Primärpackmittel (PPM) sowie verschie-dener Zusätze charakterisiert werden. Als Modellprotein wurde hauptsächlich Lysozym einge-setzt. Mit Hilfe der Bradford-Methode wurde die gelöste Proteinmenge und mit dem Circular-dichroismus dessen Konformation bestimmt. Ferner wurde die Funktionalität des Proteins durch Bestimmung der enzymatischen Aktivität überprüft. Die Materialien der verwendeten PPM waren Typ I-Glas, Type I plus® Glas bzw. der Kunststoff Topas®. Die verwendeten Be-hältnisse waren z.T. zusätzlich silikonisiert. Da sich bei Lagerung in Vials der verschiedenen PPM kaum messbare Effekte ergaben, wurden Glasperlen und Topas®-Granulat mit definier-ter Oberfläche zu den Proteinlösungen gegeben, um das Oberflächen-Volumen-Verhältnis zu vergrößern. Generell wurde bei Glaskontakt eine reversible Adsorption des Lysozyms mit Denaturierung, bei Topas® eine irreversible Adsorption festgestellt. Dabei konnte gezeigt werden, dass sich eine irreversible Bindung von Proteinen an die PPM-Oberfläche bei höher konzentrierten Lö-sungen als günstiger erweist als eine reversible, wenn diese mit einer Denaturierung verbun-den ist. Zusätzlich wurden Untersuchungen mit rekombinantem Mistellektin in PPM-Behältnissen durchgeführt, in Type I plus® Glas wurde die höchste Konzentrationsabnahme sowie der stärkste Aktivitätsverlust verzeichnet, in Topas®-Behältnissen zeigten sich nur geringe struk-turelle Veränderungen des Proteins. Da jedes Protein in Abhängigkeit des Mediums ein unterschiedliches Verhalten erwarten lässt, ist keine allgemein gültige Aussage hinsichtlich der PPM-Protein-Wechselwirkung zu treffen. Die Untersuchungsstrategie sollte mit der Kombination geeigneter Methoden eine Differenzierung zwischen Adsorptionsphänomenen und anderen Instabilitäten erlauben.

The aim of the present work was to investigate the mechanisms resulting in a loss of protein acitivity during storage. In particular, the influence of surface properties of different primary packaging materials (ppm) as well as the impact of various additives should be characterised. Lysozyme served mainly as model protein. Protein in solution was determined by means of Bradford method, and changes in secondary structure were evaluated using circular dichroism. Furthermore, protein functionality was measured by the enzymatic activity. Type I glass, Type I plus® glass and the plastic Topas® respectively were used as ppm. Some vials were additionally siliconised. As only marginal effects were observed when storing lysozyme solution in plain vials, glass beads and Topas® pellets were tested to increase the surface to volume ratio. Generally, after contact with glass surfaces a reversible adsorption in connection with protein denaturation occurred, while lysozyme bound irreversible to Topas®. Moreover, it could be shown that irreversible adsorption of protein to ppm might be more favourable than a reversible binding, if this leads to protein denaturation. In addition the behaviour of recombinant mistletoe lectin filled into different ppm was investigated. While the storage in Type I plus® showed the highest adsorption and activity loss, Topas® vials induced only marginal structural alteration of the protein. However, no universally valid predication concerning the ppm-protein-interaction could be made, because each protein seems to have a different behaviour. The combination of appropriate methods should approve a differentiation between adsorption phenomena and other instability reactions.

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Hussein, Fadwa: Untersuchung verschiedener Einflüsse auf die Proteinadsorption an Primärpackmitteln. 2007.

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